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<TITLE>Les télécommunications analogiques et numériques</TITLE>
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<H1>3. <A NAME="s3"></A>Les télécommunications analogiques et numériques</H1>
<P>
<A HREF="Modems-HOWTO.html#toc3">Contenu de cette section</A></P>
<P></P>
<P></P>
<H2>3.1 <A NAME="ss3.1"></A> Les télécommunications analogiques</H2>
<P></P>
<P>C'est un mode de communication utilisé depuis très longtemps
notamment dans la technologie téléphonique. Il s'agit en
effet d'une activité beaucoup moins consommatrice de ressources,
tant financières que technologiques que la transmission
numérique. On n'est pas tout à fait prêt à
pouvoir s'en passer.</P>
<P></P>
<H2>3.2 <A NAME="ss3.2"></A> Le signal téléphonique</H2>
<P></P>
<P>À l'origine, le téléphone a été
conçu pour transmettre la voix. Malheureusement, il n'est pas
possible, étant donné le support utilisé, de
véhiculer le signal complet, c'est-à-dire l'ensemble des
fréquences le constituant. Le domaine de fréquences (on
parle de largeur de bande) que peuvent transmettre les lignes
téléphoniques est officiellement compris entre 300 et 3400
hertz
<SL>Les <I>codecs</I> (codeurs-décodeurs) modernes
utilisés dans les centraux téléphoniques actuels ont
une bande passante de l'ordre de 200 à 3700 Hz et la qualité
des lignes des abonnés s'en trouve généralement
améliorée.</SL>
. On applique donc au signal de
départ un <I>filtre passe-bande</I> qui restreint l'espace de
fréquence attribué à la transmission du signal sur
cette liaison. Ceci correspond heureusement à 90% de netteté
de la voix.</P>
<P></P>
<P>Selon le principe bien admis que tout traitement a un coût, le plus
simple et le moins coûteux en télécommunications est de
transmettre le signal avec le moins de transformations possible. C'est
bien ce qui se passe pour la voix par téléphone. Les seules
transformations sont d'ordre analogique comme l'amplification par exemple.</P>
<P></P>
<H2>3.3 <A NAME="ss3.3"></A> Les télécommunications numériques</H2>
<P></P>
<P>Nous avons déjà évoqué
précédemment que le fonctionnement de nos chers ordinateurs
était fondé sur la seule information binaire. Celle-ci est
représentée, dès lors qu'il s'agit de la visualiser
(oscilloscope) ou de la transporter, par un signal rectangulaire à
deux niveaux. </P>
<P></P>
<P>Pour transporter un tel signal, le plus simple et le moins coûteux
consiste à lui faire subir le moins de traitement possible, voire
à le transporter tel quel. On imagine aisément que pour
transmettre ce signal sur un support, il suffise de définir deux
signaux électriques représentant les niveaux logiques 0 et 1.
De plus ce type de transmission offre des performances
considérablement supérieures à la transmission
analogique, ceci pour deux raisons.</P>
<P>La première est un faible taux d'erreurs. En effet, alors qu'en
transmission numérique, les signaux sont transmis avec des tensions
d'amplitude variable, en transmission numérique le nombre de niveaux
est limité. Les signaux parasites s'infiltrant dans un signal
analogique sont donc très difficiles à supprimer et
engendrent des erreurs. En transmission numérique, les
défauts sont plus facilement repérables et les
équipements régénèrent plus facilement un
signal parasité ou affaibli.</P>
<P>La deuxième raison tient au fait que l'on sait mieux traiter une
information numérique. Ainsi, en utilisant les méthodes de
multiplexage, de compression, l'acheminement des données se fait
beaucoup plus rapidement. De plus le coût du matériel de
traitement diminue considérablement.</P>
<P></P>
<H2>3.4 <A NAME="ss3.4"></A> Alors pourquoi l'analogique ?</H2>
<P></P>
<P>Cette question est bien entendu la première que l'on se pose
maintenant. La réponse tient en quelques mots~:
essentiellement pour des raisons financières. Lorsque les
ordinateurs sont organisés en petits groupes fermés,
l'infrastructure à mettre en place pour les relier est bien
sûr numérique. Mais dès lors que les communications
s'établissent sur de grandes distances, elles doivent empreinter
l'infrastructure existante, qui est analogique. L'évolution se fait
lentement vers le tout numérique, Numéris en est l'exemple
prometteur.</P>
<P></P>
<H2>3.5 <A NAME="ss3.5"></A> De l'analogique au numérique et réciproquement</H2>
<P></P>
<P>Puisqu'il faut s'adapter à un monde fait de numérique et
d'analogique, il faut savoir passer de l'un à l'autre. C'est
essentiellement ce qui va se passer avec les modems. Faisons d'abord un
point rapide sur les méthodes de conversion entre l'analogique et le
numérique.</P>
<P></P>
<H3>De l'analogique au numérique</H3>
<P></P>
<P>L'information de départ est représentée par un signal
qui, si on le transforme en tensions électriques, peut prendre une
infinité de valeurs (dans un intervalle fini, heureusement~!)
entre deux instants. Pour le transcrire dans un monde fait d'un nombre
limité de niveaux significatifs, il faut le coder. Un des principes
de codage les plus simples consiste à prélever à
intervalle régulier la valeur de la tension, puis de la
représenter en binaire sur 7 ou 8 bits. Le
prélèvement est usuellement appelé
<I>échantillonnage</I> et la fréquence d'échantillonnage
correspond au nombre d'échantillons prélevés par
seconde. Un codeur-décodeur prélève en
général 8000 échantillons par seconde.</P>
<P></P>
<H3>Du numérique à l'analogique</H3>
<P></P>
<P>A l'inverse, la transformation d'une information numérique en
analogique consiste à moduler un signal de base en fonction de cette
information. C'est le rôle du modulateur-démodulateur (modem).</P>
<P>Considérons maintenant ce signal de base. S'agissant d'un signal
analogique, c'est donc une sinusoïde dont la fréquence peut
varier, dans le cas qui nous intéresse, de 1000 à 2000
hertz. C'est la porteuse. La modulation de ce signal va consister ensuite
à en faire varier un ou plusieurs paramètres~: la
<B>phase</B>, <B>l'amplitude</B> ou la <B>fréquence</B>. </P>
<P></P>
<P>La modulation d'amplitude consiste à modifier l'amplitude de la
porteuse, selon l'information binaire à transmettre. Par exemple
une valeur de l'amplitude est attribuée au 0 et une autre au 1.</P>
<P></P>
<P>La modulation de fréquence correspond à la même notion,
mais ici les deux valeurs sont représentées par des
fréquences différentes.</P>
<P>Enfin, la modulation de phase, consiste à faire varier la phase de
la porteuse, de 45, 135, 225 ou 315 degrés par exemple.</P>
<P></P>
<P>La <B>rapidité de modulation</B> caractérise la vitesse
à laquelle ces changements s'effectuent. C'est la
caractéristique essentielle qui permet de définir la bande
passante.</P>
<P></P>
<P>Arrêtons-nous là un instant pour évoquer maintenant la
notion de débit. Il est en effet facile d'imaginer pouvoir faire
varier un signal à volonté, mais ce serait ne pas tenir
compte de certaines caractéristiques physiques des supports qui nous
contraignent fortement.</P>
<P></P>
<H2>3.6 <A NAME="ss3.6"></A> Des bits et des débits</H2>
<P></P>
<P>Une des valeurs caractéristique des supports de transmission est le
débit maximum qu'ils peuvent supporter. Comment s'empêcher de
comparer un support à une route. Le nombre maximum de
véhicules qu'une autoroute est capable de supporter par heure est
très supérieur à celui d'une route
départementale (même si vous n'aimez pas les routes
départementales, mais ceci est une autre histoire~...).</P>
<P></P>
<P>En ce qui concerne les supports de transmission, leur débit maximum
est directement lié à la largeur de la bande passante. Chose
promise, chose due, pas trop de mathématiques ici. Mais il est
impossible de ne pas parler de deux valeurs fondamentales qui vont
permettre de comprendre ce qui se passe avec les modems~: ce sont le
<B>débit binaire maximum</B> et la <B>capacité de transmission
maximale</B>.</P>
<P></P>
<H3>Le débit binaire maximum</H3>
<P></P>
<P>Sur un canal de transmission dont la bande passante est B, il est
montré qu'un signal peut être entièrement
reconstitué à l'arrivée, si on le transmet en prenant
2B échantillons par seconde. Le débit maximum s'écrit
alors~:</P>
<P>
<BLOCKQUOTE><CODE>
<PRE>
Dmax = 2B
</PRE>
</CODE></BLOCKQUOTE>
</P>
<P>Si, de plus, le signal peut prendre plus de deux valeurs significatives, la
formule se généralise en~:</P>
<P>
<BLOCKQUOTE><CODE>
<PRE>
Dmax = 2B log V
2
</PRE>
</CODE></BLOCKQUOTE>
</P>
<P>où <B>V</B> correspond au nombre de niveaux significatifs (ou
états) que peut prendre le signal~: c'est sa <B>valence</B>. Par
exemple, V=4 si le signal peut prendre les valeurs +10~volts,
+5~volts, -5~volts et -10~volts.</P>
<P>Ceci pour vous montrer qu'en théorie, sur une ligne
téléphonique dont la bande passante est de 3000 hertz, le
débit maximum est de 6000 bits/s avec deux niveaux significatifs (un
pour le 0, un pour le 1), 12000 bits/s avec quatre niveaux, etc. Le
débit maximum est théoriquement infini.</P>
<P></P>
<H3>La capacité de transmission maximale</H3>
<P></P>
<P>Un des inconvénients supplémentaires des supports est le
<B>bruit</B>. Or la quantité de bruit présente sur une ligne
s'exprime par rapport à la puissance utile du signal transmis~:
c'est le <B>rapport signal/bruit</B>. Plus ce rapport est grand,
meilleure est la qualité. La capacité de transmission
maximale est une fonction de ce rapport. Pour une ligne
téléphonique, cette capacité maximale atteint 30000
bits/s. Cela signifie bien que sur ces lignes <B>on ne peut transmettre
à plus de 30000 bits/s</B>
<SL>C'est bien une capacité
maximale physique, à ne pas confondre avec des débits
logiques après compression de données.</SL>
quels que
soient la valence et la fréquence du signal. C'est une limite au
débit binaire maximum.</P>
<P></P>
<HR>
<P>
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<P>
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<P>
<A HREF="Modems-HOWTO.html">Début</A> du document,
<A HREF="#0"> Début de ce chapitre</A></P>
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